地下结构工程 第3版PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 地下结构的用途 1

1.2 地下结构型式 3

1.3 设计内容 6

1.4 计算原则 6

1.5 本课程的内容和任务 8

2 地下结构的计算理论 9

2.1 地下结构计算理论的发展 9

2.2 地下结构荷载 11

2.2.1 荷载分类和组合 11

2.2.2 围岩压力 16

2.2.3 弹性抗力 19

2.3 地下结构的计算模型 20

2.3.1 荷载—结构模型 21

2.3.2 地层—结构模型 24

3 深基坑工程概述 26

3.1 概述 26

3.2 基坑支护结构设计原则 28

3.2.1 基坑支护结构极限状态 28

3.2.2 基坑支护结构设计的勘察要求 30

3.2.3 土的抗剪强度指标规定 30

3.3 支护结构方案及选择 31

3.3.1 常用的支护形式及使用条件 31

3.3.2 支撑体系 31

3.4 支护结构上的作用 33

3.4.1 土压力 33

3.4.2 水压力 38

3.5 基坑工程地下水的作用与处理 39

3.5.1 地下水的基本性质 39

3.5.2 地下水的处理方法 40

3.5.3 地下工程降水设计计算 42

4 常见基坑支护形式的设计与施工 49

4.1 大开挖基坑工程 49

4.1.1 竖直开挖 49

4.1.2 放坡开挖 49

4.2 支挡式结构 53

4.2.1 支挡式结构的计算简图 54

4.2.2 支挡式结构的嵌固稳定性 57

4.2.3 整体稳定性验算 58

4.2.4 坑底隆起稳定性验算 59

4.2.5 地下连续墙 61

4.2.6 排桩和双排桩 62

4.2.7 土（岩）层锚杆 66

4.3 土钉墙 69

4.3.1 土钉墙的特点 69

4.3.2 土钉墙的适用范围 70

4.3.3 土钉墙的设计 70

4.3.4 构造要求 73

4.4 水泥土重力式围护墙 73

4.4.1 水泥土重力式围护墙的类型 73

4.4.2 水泥土重力式围护墙的破坏形式 74

4.4.3 水泥土重力式围护墙的适用条件 74

4.4.4 重力式水泥土墙的稳定性计算 75

4.4.5 重力式水泥土墙墙体的强度验算 76

4.4.6 水泥土重力式围护墙加固体一般技术要求 77

4.5 型钢水泥土搅拌墙 77

4.5.1 型钢水泥土搅拌墙的特点 78

4.5.2 型钢水泥土搅拌墙的适用条件 78

4.5.3 型钢水泥土搅拌桩的布置形式 79

4.5.4 型钢水泥土搅拌墙的设计与计算 79

4.6 逆作拱墙 82

4.6.1 挡土拱圈的构造和特点 82

4.6.2 拱墙计算 84

4.6.3 构造要求 85

4.7 逆作法施工 85

4.7.1 逆作法分类 85

4.7.2 逆作法的优、缺点 85

5 基坑的施工期监控 89

5.1 概述 89

5.1.1 监控目的 89

5.1.2 监控的原则 89

5.2 现场巡视检查 90

5.2.1 现场安全巡视内容 90

5.2.2 现场安全巡视的资料整理 91

5.3 监测项目 91

5.3.1 工程监测等级 91

5.3.2 基坑主体监测断面及测点布设 95

5.3.3 周边环境监测 96

5.4 监测点埋设方法 96

5.4.1 围护结构顶部水平位移监测点埋设与测试 96

5.4.2 墙体变形及和土体侧向变形 98

5.4.3 地下水位的监测 99

5.4.4 支撑轴力的监测 100

5.4.5 沉降变形的监测 101

5.4.6 围护墙侧向土压力的监测 103

5.4.7 孔隙水压力监测 103

5.4.8 裂缝监测 104

5.4.9 高程控制网的布设与检查 105

5.5 监测频率、精度与预警值 105

5.5.1 施工前期 105

5.5.2 施工期 105

5.6 监测资料的主要处理方法 107

6 新奥法隧道结构 108

6.1 传统矿山法 108

6.2 新奥法概述 109

6.3 开挖方法 111

6.3.1 全断面法 111

6.3.2 台阶法 111

6.3.3 分部开挖法 113

6.4 钻爆施工要点 115

6.4.1 爆破破岩机理 115

6.4.2 控制爆破 116

6.5 锚喷支护结构 117

6.5.1 锚喷支护原理 117

6.5.2 锚喷支护特点 120

6.5.3 锚喷支护施工原则 121

6.6 隧道衬砌内力计算 123

6.6.1 半衬砌结构 124

6.6.2 直墙拱结构 128

6.6.3 连拱隧道结构 133

6.7 隧道辅助施工措施 135

6.7.1 超前锚杆和超前小钢管 136

6.7.2 管棚 136

6.7.3 超前小导管注浆 137

6.8 防排水措施 138

6.9 施工监测 138

7 盾构法隧道结构 140

7.1 概述 140

7.1.1 盾构法 140

7.1.2 盾构法的发展历史 140

7.2 盾构的基本构造 143

7.2.1 盾构外壳 143

7.2.2 开挖系统 145

7.2.3 掘进系统 146

7.2.4 管片拼装系统 147

7.2.5 控制系统 147

7.3 盾构机的类型及选择 147

7.3.1 泥水盾构 149

7.3.2 土压平衡盾构 150

7.3.3 盾构机机型的选择依据 151

7.3.4 盾构对环境条件的适应性 151

7.4 衬砌结构 153

7.5 管片结构设计 155

7.5.1 设计原则 155

7.5.2 荷载计算 155

7.5.3 衬砌内力计算 161

7.6 盾构法隧道施工 163

7.6.1 盾构机的始发和到达 163

7.6.2 盾构机的掘进 165

7.6.3 辅助工法 165

7.7 盾构隧道结构防排水 166

7.7.1 管片防水 166

7.7.2 管片接缝防水 167

7.8 盾构法隧道施工监测 168

7.9 工程实例 169

7.9.1 上海长江隧桥工程 169

7.9.2 上海外滩通道工程 173

7.9.3 武汉长江隧道 177

8 TBM法隧道结构 181

8.1 概述 181

8.2 TBM的分类 181

8.2.1 支撑式（敞开式或开敞式）TBM 182

8.2.2 护盾式TBM 182

8.2.3 扩孔式TBM 183

8.2.4 摇臂式TBM 184

8.3 TBM的构造 184

8.3.1 刀具及刀盘 184

8.3.2 反力支承靴部 185

8.3.3 推进部 186

8.3.4 排土部 186

8.3.5 TBM的附属设施 187

8.4 采用TBM法的基本条件 187

8.4.1 工程地质条件 187

8.4.2 机械条件 188

8.4.3 开挖长度 188

8.4.4 工程所在地的设施条件 189

8.5 TBM法的支护技术 189

8.6 工程实例 190

8.6.1 台湾雪山隧道 190

8.6.2 秦岭铁路隧道 192

9 沉管结构 194

9.1 概述 194

9.1.1 沉管隧道的特点 194

9.1.2 沉管隧道的分类 195

9.2 沉管结构设计 197

9.2.1 沉管的断面形状和尺寸 197

9.2.2 沉管的浮力设计 198

9.2.3 作用在沉管结构上的荷载 198

9.2.4 管段结构设计 199

9.2.5 管段接头设计 201

9.2.6 基础设计 203

9.2.7 竖井和引道设计 206

9.3 接缝管段处理与防水措施 207

9.3.1 变形缝布置与构造 207

9.3.2 止水缝带 208

9.3.3 管段外壁防水措施 208

9.3.4 钢壳与钢板防水 208

9.3.5 卷材防水 208

9.4 沉管隧道施工过程 209

9.4.1 管段制作 209

9.4.2 沟槽施工 209

9.4.3 管段的浮运 209

9.4.4 管段的沉放与水下连接 211

9.4.5 回填与覆盖 213

9.5 工程实例——港珠澳大桥沉管段 213

9.5.1 工程概况 213

9.5.2 沉管段介绍 214

10 顶管法施工 218

10.1 引言 218

10.2 顶管的关键技术 219

10.3 顶管的工程设计 220

10.3.1 工作井的设置 220

10.3.2 顶管顶力的计算 221

10.3.3 顶管承压壁后靠土体的稳定性验算 222

10.4 常用顶管工具管 226

10.5 中继环 228

10.5.1 中继接力原理 228

10.5.2 中继环构造 229

10.5.3 中继环自动控制 230

10.6 管道及其接口 230

10.6.1 排水管道 231

10.6.2 煤气管道 231

10.6.3 上水管道 231

10.7 顶管法施工主要技术措施 232

10.7.1 顶进中的方向控制 232

10.7.2 减少顶进阻力的措施 233

10.8 工程实例——嘉兴市污水处理排海管道工程 235

10.8.1 工程概况 235

10.8.2 顶管机型选择 235

10.8.3 顶进技术措施 236

11 沉井法 238

11.1 引言 238

11.2 沉井的分类、组成及其施工方法 241

11.2.1 沉井的类型 241

11.2.2 沉井结构组成 243

11.2.3 沉井的施工方法 244

11.3 沉井的下沉阻力 246

11.3.1 刃脚反力的计算 246

11.3.2 侧摩阻力的计算 247

11.3.3 稳定系数和下沉系数 248

11.4 沉井的结构设计计算 249

11.4.1 沉井底节验算 249

11.4.2 沉井井壁计算 250

11.4.3 沉井刃脚验算 252

11.5 沉井的封底计算 256

11.6 南京长江四桥北锚碇沉井的下沉 258

11.6.1 工程概况 258

11.6.2 下沉方案 259

11.6.3 下沉过程 261

11.6.4 监控成果 261

12 地下结构工程引起的环境问题 265

12.1 基坑工程引起的环境问题 265

12.1.1 围护结构施工的环境影响 266

12.1.2 基坑开挖对环境影响的预测 268

12.1.3 环境保护措施 270

12.2 盾构施工引起的环境问题 271

12.2.1 盾构施工引起地层变形的主要规律 271

12.2.2 盾构施工引起地层变形的机理 272

12.2.3 盾构施工引起地层变形的预测方法 273

12.2.4 环境保护措施 274

12.3 顶管施工引起的环境问题 274

12.3.1 顶管施工时的地层移动机理 274

12.3.2 顶管施工引起地层移动的预测方法 276

12.3.3 环境保护措施 276

12.4 降水对环境的影响 276

12.4.1 降水引起的地面沉降 276

12.4.2 降水引起地面沉降的估算 277

12.4.3 环境保护措施 278

参考文献 279